半導(dǎo)體封裝用的銅合金線的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明有關(guān)于一種半導(dǎo)體封裝用的銅合金線，其主要由銅合金材質(zhì)制成，以100％的總組成成份重量百分比計算，該銅合金材質(zhì)包括有0.01-0.65wt.％的貴金屬、0.05wt.％以下的稀土元素，以及剩余重量百分比的銅。藉此，以熔融狀的銅合金制成的銅合金線不僅具有較佳的焊接成球性與接合性，亦具有高溫抗氧化的能力，同時通過貴金屬(較佳為鈀)以及稀土元素(可包含有鑭與鈰)使得本發(fā)明的銅鈀稀合金線于無塵室中可達(dá)到28天無氧化的功效，避免傳統(tǒng)接合銅線易氧化缺失。
【專利說明】半導(dǎo)體封裝用的銅合金線
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明有關(guān)于一種半導(dǎo)體封裝用的銅合金線，尤其是指一種可解決傳統(tǒng)銅線氧化反應(yīng)和鍍鈀銅線皮膜可靠度問題的銅鈀稀合金線，屬于金屬材料【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有的晶體管、IC等半導(dǎo)體，或集成電路等組件，其連結(jié)電極與外部導(dǎo)線一般是以高純度4N系(純度> 99.99mass (質(zhì)量)％)的黃金與其它微量金屬元素制成的金線作為電性連接的接合線；然而，隨著金價不斷地飆漲，封裝業(yè)者對金線的替代品需求更形強(qiáng)烈；因此，在考慮材料成本下，有業(yè)者采用銅制成的導(dǎo)線，然使用銅導(dǎo)線時，由于封裝用樹脂與導(dǎo)線的熱膨脹系數(shù)差異過大，隨著半導(dǎo)體啟動后溫度上升，因熱形成的體積膨脹對形成回路的銅接合線產(chǎn)生外部應(yīng)力，特別是對暴露于嚴(yán)酷的熱循環(huán)條件下的半導(dǎo)體組件，容易使銅接合線發(fā)生斷線問題；因此，針對上述缺失，有業(yè)者針對封裝用的接合銅線改良，請參閱中國臺灣發(fā)明專利公開第201207129號所揭露的“封裝用的接合銅線及其制造方法”，其中揭露一種封裝用的接合銅線，成分包括有銀(Ag)、添加物、以及銅(Cu);其中，銀含量為0.l-3wt% ;添加物為至少一選自由鎳(Ni)、鉬(Pt)、鈀(Pd)、錫(Sn)、及金(Au)所組成的群組,且添加物的含量為0.l-3wt% ;再者，銅與銀共晶相體積率占全部體積的0.1-8%，且接合銅線抗拉強(qiáng)度250MPa以上，導(dǎo)電率在70% IACS以上；藉此，不僅使得阻抗和傳統(tǒng)金線相當(dāng)或甚至更低(> 70% IACS)，可達(dá)到更佳導(dǎo)電率，且硬度適中并易于焊接，更能進(jìn)行球型焊接，于耐熱循環(huán)的嚴(yán)苛條件下亦能使用。
[0003]上述的接合銅線雖能滿足成本與焊接的要求，但卻有易氧化、壽命短的缺失，因此有業(yè)者通過一表面涂層，其能為集成電路封裝，提供更佳的引線接合性能；請參閱中國臺灣發(fā)明專利公告第480292號所揭露的“適用于引線接合的鈀表面涂層及形成鈀表面涂層的方法”，其表面涂層是形成于一基板之上，包含一鈕層與一種或多種材料層；該一種或多種材料層是夾在基板與鈀層之間；當(dāng)至少一種材料的硬度少于250(KHN50)時，該鈀層的硬度少于大約500(KHN50);其中該鈀層的厚度最好大于0.075微米，以避免氧化物在其下材料層上形成；上述基板材料可包含有銅或銅合金，通過鍍鈀銅線來取代金線，不但可以節(jié)省約七成的材料成本，而且鍍鈀銅線于被使用時的可靠度(如耐高溫、高濕能力)也能符合要求，不過，卻因鍍鈀銅線的表面硬度偏高，且鍍鈀層厚度不均，造成封裝過程整體產(chǎn)出率差、良率偏低的問題，所以對半導(dǎo)體業(yè)者來說，鍍鈀銅線于打線接合封裝技術(shù)上的使用，并無法有效評估線材質(zhì)量并進(jìn)一步地提高可靠度的功效；再者，于銅或銅合金鍍上鈀層使得打線接合成球時，易造成鈀層的偏析，進(jìn)而導(dǎo)致接合界面剝離問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]今，發(fā)明人即是鑒于上述現(xiàn)有半導(dǎo)體封裝用的接合線在實際實施上仍具有多處的缺失，于是乃一本孜孜不倦的精神，并通過其豐富的專業(yè)知識及多年的實務(wù)經(jīng)驗所輔佐，而加以改善，并據(jù)此研創(chuàng)出本發(fā)明。[0005]本發(fā)明主要目的為提供一種半導(dǎo)體封裝用的銅合金線，尤其是指一種可解決傳統(tǒng)銅線氧化反應(yīng)和鍍鈀銅線可靠度不佳問題的銅鈀稀合金線，同時具有較佳的常溫與高溫抗氧化功效以及良好的焊接成球性與接合性者。
[0006]為了達(dá)到上述實施目的，本發(fā)明提供一種半導(dǎo)體封裝用的銅合金線，其是由銅合金材質(zhì)制成，以100%的總組成成份重量百分比計算，該銅合金材質(zhì)包括有
0.01-0.65wt.%的貴金屬(較佳為鈀(Pd))、0.05wt.%以下的稀土元素，以及剩余重量百分比的銅。藉此，以熔融狀的銅合金制成的鍍鈀稀合金接合線不僅具有較佳的焊接成球性與接合性，可提高線材的質(zhì)量與可靠度，并一并解決傳統(tǒng)銅或銅合金鍍上鈀層所造成的偏析和歪球，進(jìn)而導(dǎo)致接合界面剝離的問題。
[0007]在本發(fā)明的一具體實施方案中，優(yōu)選地，稀土元素可包含有鑭(La)或鈰(Ce)其中之一，或兩者的組合。藉此，使得本發(fā)明的銅合金線不僅可于無塵室中可達(dá)到28天無氧化的功效，避免傳統(tǒng)的接合銅線易氧化的缺失，于大氣潔凈環(huán)境中其抗氧化性亦達(dá)14天以上；此外，本發(fā)明的鍍鈀稀合金接合線于175°C環(huán)境下，表層可達(dá)7天不剝離的功效，具有良好的高溫抗氧化能力。
【具體實施方式】
[0008]本發(fā)明的目的及其結(jié)構(gòu)功能上的優(yōu)點，將配合具體實施例予以說明，以使審查委員能對本發(fā)明有更深入且具體的了解。
[0009]首先，本發(fā)明的半導(dǎo)體封裝用的銅合金線適用于印刷電路板的電路、IC封裝、ITO基板、IC卡等電子工業(yè)零件的端子或電路表面；請參閱下表1，其為本發(fā)明的半導(dǎo)體封裝用的銅合金線組成成分表，如下表1所示，以100%的總組成成份重量百分比計算，銅合金材質(zhì)包括有0.01-0.65wt.%的貴金屬、0.05wt.%以下的稀土元素，以及剩余重量百分比的銅；其中，貴金屬較佳為鈀(Pd)，而稀土元素可包含有鑭(La)或鈰(Ce)其中之一，或兩者的組合，于本實施例是包括`有鑭以及鈰兩元素。
[0010]表1
【權(quán)利要求】
1.一種半導(dǎo)體封裝用的銅合金線，其是由銅合金材質(zhì)制成，以100%的總組成成份重量百分比計算，該銅合金材質(zhì)包括有0.01-0.65wt.%的貴金屬、0.05wt.%以下的稀土元素，以及剩余重量百分比的銅。
2.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體封裝用的銅合金線，其中，所述貴金屬包含有鈀。
3.如權(quán)利要求1或2所述的半導(dǎo)體封裝用的銅合金線，其中，所述稀土元素包含有鑭或鈰其中之一，或兩者的組合。
【文檔編號】H01L23/49GK103824833SQ201210466370
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2012年11月16日 優(yōu)先權(quán)日:2012年11月16日
【發(fā)明者】呂傳盛, 洪飛義 申請人:呂傳盛, 洪飛義, 風(fēng)青實業(yè)股份有限公司